Du könntest einen kleinen Shunt direkt hinter den Akku setzen.
Also einen Hochlastwiderstand im Bereich <1 Ohm.
Die Spannung die dort abfällt kannst du dann mit nem OPV verstärken, und dem ADC deines µC zuführen.
Der errechnet sich daraus dann den Strom, multipliziert das mit der Messdauer, und summiert das Ergebnis auf.
Die Summe stellt dann die entnommene Ladung in mAh, Ah, mAs oder einer anderen Einheit dar.
Wenn du weißt wieviel Kapazität der Akku hat, kannst du dir die Restmenge ermitteln. (Oder der µC macht das gleich)

Die Akkuspannung kannst du eher nehmen, wenn es dir nur darum geht zu sagen: Akku voll, Akku leer, Akku teilweise entladen.

EDIT: Mir fällt grade ein, falls der Strom hoch genug ist, kannst du statt dem Shunt eventuell den Strom auch induktiv messen. (hab ich aber keine Erfahrung mit)