> ・batファイルとbat内で実行したexeで環境変数を共有できるか
bat 内部で set した環境変数は exe にて読み取れる
exe 内部で putenv した環境変数は bat に戻せない(仕様)

> ・共有できない場合、その他の代案はなにかあるか
代案は詳細要望がわからんと答えられん
普通は EXE の終了コードを ERRORLEVEL で受け取るだけで十分だったりする
任意の文字列を受け取りたいというのなら CMD.EXE では無理
SFU/cygwin でも導入して eval ~command~ とでもするかな

確か実行ファイルの環境変数は起動した環境の環境変数のコピーだったと思います。
なので実行ファイルの環境変数を変更しても起動した環境の環境変数は変えられない
はずです。結論として環境変数でデータを返す事はできない。
（tetrapodさんの結論と一緒ですね）

exeから起動環境にデータを返す方法はファイルに書き出して返す以外
で考えられるのは返却値くらい？
というか受け取り側の条件がわからないと何ともいえないですけど。
受け取り側がレジストリからデータを引き出せるならレジストリ経由
と言うのも有りだろうし。レジストリならすぐには見つからないだろうし、
受け取ったら消せば良いかなと。
なにせ、実行ファイル自体は終わってしまっているから
通常のプロセス間通信は出来ない。
実行ファイルが次に実行ファイルを起動してデータの引渡しを
確認後、自分は終了すると言うのならプロセス間通信で
何とかなるかもしれません。
いったいどんな事を実現する為にこういうことを考えたのかが
解れば、別の手段の提案もありえるかと思いますけれど、
提示された情報が少ないのでそれを期待するのは無理なのでは？

EXEから呼び出し側Batに戻る事は諦めて、続きの処理をEXEの子プロセスとし
て生成してしまえば環境変数の引継ぎは出来ませんか？
目的によっては使えない方法ですが…。

>EXEから呼び出し側Batに戻る事は諦めて

　call なにがし.exe

で、呼び出し側に戻せますよ。

>　call なにがし.exe
callはbatからbatを呼ぶときに戻ってこられるようにするための物で、exeに使うよう
なものでは無いはずです。
「EXEから呼び出し側Batに戻る事は諦めて」は「EXEから環境変数を上書きし
て呼び出し側Batに戻る事は諦めて」というつもりで書きました。
誤解させたならすいません。

1.bat--------------
@echo off
echo 1::DATA=%DATA%
SET DATA=BAT1
echo 1::DATA=%DATA%
2.exe
echo 1::DATA=%DATA%
cmd /C 3.bat
echo 1::DATA=%DATA%
call 3.bat
echo 1::DATA=%DATA%
pause
2.c--------------
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(int a,char** b){
char *enp;
enp=getenv(DATA);
printf(2::DATA=%s\n,enp?enp:");
_putenv(DATA=EXE2);
enp=getenv(DATA);
printf(2::DATA=%s\n,enp?enp:NLL);
system(3.bat);/*環境変数を引き継ぐなら何でも良い*/
enp=getenv(DATA);
printf(2::DATA=%s\n,enp?enp:NLL);
}
3.bat--------------
@echo off
echo 3::DATA=%DATA%
SET DATA=BAT3
echo 3::DATA=%DATA%
実行例--------------
1::DATA=
1::DATA=BAT1
2::DATA=BAT1←親プロセスからは引き継げている
2::DATA=EXE2
3::DATA=EXE2←親プロセスからは引き継げている
3::DATA=BAT3
2::DATA=EXE2←子プロセスでの結果が残っていない
1::DATA=BAT1←子プロセスでの結果が残っていない
3::DATA=BAT1←親プロセスからは引き継げている
3::DATA=BAT3
1::DATA=BAT1←子プロセスでの結果が残っていない
3::DATA=BAT1←親プロセスからは引き継げている
3::DATA=BAT3
1::DATA=BAT3←batをcall(プロセスを変えない)した場合は残っている

この例だとexeやbatが使いまわせませんが、ラベルを駆使すれば何とか…。
見栄え悪いし面倒だしわかり難いしと色々駄目なので、他の方法を薦めます。

いつもお世話になっております。

返事・報告が遅くなり申し訳ありません。

tetrapod様,ＰＡＴＩＯ様,麩様,悠様 いろいろとご回答ありがとうございました。

結果から言うと、環境変数の共有はできませんでしたが、
exeにて実行した結果を環境変数へ設定することで
対応することができました。

以下がその方法になります。

FOR /F usebackq tokens=1,2,3* %i IN (~test.exe~) DO @set Ret1=%i & @set Ret２
=%j & @set Ret3=%k

上記の方法で、batファイルにてexeから返却された値（複数の値）を
処理できました。

今回の場合、exeの処理結果をファイルに残せないものでした。
またexeはbatから呼び出され、bat内でexeの処理結果を使用するという
特殊なことをしていたため、環境変数を利用できないかと考えていました。
(このことを伝えていれば別な解放があったのかもしれませんね。。)
結果として、上記手法で対応ができました。

ご面倒をお掛けして申し訳ありませんでした。
また、ご協力いただきありがとうございました。