Bem, a melhor maneira de resolver isso é armazenar os minutos separadamente também. Mas você pode contornar isso com a estrutura de agregação, embora isso não vai ser muito rápido:
db.so.aggregate( [
{ $project: {
loc: 1,
vid: 1,
datetime_recorded: 1,
minutes: { $add: [
{ $multiply: [ { $hour: '$datetime_recorded' }, 60 ] },
{ $minute: '$datetime_recorded' }
] }
} },
{ $match: { 'minutes' : { $gte : 12 * 60, $lt : 16 * 60 } } }
] );
Na primeira etapa
$project , calculamos os minutos a partir de hour * 60 + min que comparamos na segunda etapa:$match . 
