Ainda não tenho 100% de certeza do que você está tentando, mas isso criará um documento de resultado de comprimento 1, com valores distintos para todas as correspondências de brand_ids.
Então, no resultado, ele irá percorrer todas as marcas e removê-las do seu array brand_ids.
couponmodel.aggregate(
{ $match: { "brand_id": { $in: brand_ids } } },
{ $group: { _id: null, brands: { $addToSet: "$brand_id" } } },
function(err, doc) {
doc.brands.forEach(function(brand) {
var idx = array.indexOf(brand);
if (idx > -1) {
brand_ids.splice(idx, 1);
}
});
}
)